1、 下冊第一章蒸餾1.苯酚(C6H5OH)(A)和對甲酚(C6H4(CH3)OH)(B)的飽和蒸氣壓數(shù)據(jù)為溫度苯酚蒸氣壓對甲酚蒸氣壓溫度苯酚蒸氣壓對甲酚蒸氣壓Tcp0kPAap0kPBatcp0kPAap0kPBa113.710.07.70117.811.999.06114.610.47.94118.612.439.39115.410.88.2119.412.859.70116.311.198.5120.013.2610.0117.011.588.76試按總壓尸=75mmHg(絕壓)計算該物系的“仇巧”數(shù)據(jù)，此物系為理想體系。解：總壓P=75mmHg=10kp。由拉烏爾定律得出p0 xAp0 x

2、B=PAABB所以pp0p0pp0 xA=匸；yA=ABAp0p0App0p0ABAB因此所求得的t-x-y數(shù)據(jù)如下：t，cxy113.711114.60.8370.871115.40.6920.748117.00.4400.509117.80.3210.385118.60.2010.249119.40.0950.122120.000.2.承接第一題,利用各組數(shù)據(jù)計算在x=0至x=1范圍內(nèi)各點的相對揮發(fā)度a，取各a的算術(shù)平均值為a,算出a對aiii的最大相對誤差。a以平均a作為常數(shù)代入平衡方程式算出各點的“y-x”關(guān)系，算出由此法得出的各組y值的最大相對誤差。解：對理想物系，有a=代。所以可得

3、出p0B t,C113.7114.6115.4116.3117.0117.8118.6119.4120.01.299i1.3101.3171.3161.3221.3231.3241.3251.326算術(shù)平均值=三=1.318。對的最大相對誤差=i()imaxx100%，0.6%。(2)t,C由y，113.71+(1)X1+0.318x得出如下數(shù)據(jù)：119.4114.6115.4116.3117.0117.8118.6x10.8370.6920.5580.4400.3210.2010.095y10.8710.7480.6250.5090.3840.2490.122(Vy)1.318xxi120.

4、000maxiy3.已知乙苯(A)與苯乙烯(B)的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系可按下式計算:3279.47lnpo，16.0195_aT59.95ln16.01953328.57lnpo，16.0195一bT63.72式中P0的單位是mmHg,T的單位是K。問:總壓為60mmHg（絕壓）時,A與B的沸點各為多少?在上述總壓和砧C時，該物系可視為理想物系。此物系的平衡氣、液相濃度各為多少摩爾分率？解：由題意知3279.47Ta=59.95，334.95K=61.8CAln6016.01953328.57TB=63.72，342.84K=69.69CBln6016.019565C時,算得PA=6881m

5、mHg；pB=4893mmHg。由PAxa+pb(1-xA)=60=0.56,xB=0.44;yA=p0 xA/60=0.64;yB=1-0.64=0.36。 5若苯一甲苯混合液中含苯0.4(摩爾分率)，試根據(jù)本題中的txy關(guān)系求：溶液的泡點溫度及其平衡蒸氣的瞬間組成；溶液加熱到loor，這時溶液處于什么狀態(tài)？各相的量和組成為若干？(3，該溶液加熱到什么溫度時才能全部氣化為飽和蒸氣？這時蒸氣的瞬間組成如何？toC110.680.1859095100105x01.0000.7800.5810.4110.2580.130y1.0000.9000.7770.6320.4560.262解：由苯一甲苯的

6、txy關(guān)系得x=0.4時，泡點溫度=95.5C平衡蒸氣的瞬間組成=0.615溶液加熱到100C時處于氣液混合共存區(qū)氣液相組成各位x=o.26；y=o.47。=2:1。根據(jù)杠桿原理，氣液相量之比=0：70.470.4由氣液平衡關(guān)系知溶液加熱到102C時才能全部氣化為飽和蒸氣，此時y=0.4。6常壓下將含苯(A)60%、甲苯(B)40%(均指摩爾百分數(shù))的混合液閃蒸(即平衡蒸餾)，得平衡氣、液相，氣相摩爾數(shù)占總摩爾數(shù)的分率一氣化率(1-q)為0.30。物系相對揮發(fā)度J=2.47，試求：閃蒸所得氣、液相的濃度。若改用簡單蒸餾，令殘液濃度與閃蒸的液相濃度相同，問：餾出物中苯的平均濃度為多少？提示：若原

7、料液、平衡液、氣相中A的摩爾分率分別以x”、x、y表示，則存在如下關(guān)系:qxxy，。q1q1解：閃蒸qx7小Ox由y，x匕，x+2和y，解方程得X=0.54。從而y=q一1q一131+(O1)x0.74。簡單蒸餾由方程lnW=_、Wa-1和Fx=Wx+Dx得出FWDixi1-xln+alnwx1-xWFxD=0.79，即餾出物中苯的平均濃度為79。7.某二元物系，原料液濃度=0.42,連續(xù)精餾分離得塔頂產(chǎn)品濃度xd=0.95o已知塔頂產(chǎn)品中易揮發(fā)組分回收率H=0.92，求塔底產(chǎn)品濃度兀嚴以上濃度皆指易揮發(fā)組分的摩爾分率。解：Dx由Fx=Wx+Dx和耳=D=0.92得出x=0.056。FWDFx

8、WF8有一二元理想溶液，在連續(xù)精餾塔中精餾。原料液組成50%（摩爾%），飽和蒸氣進料。原料處理量為每小時100kmol,塔頂、塔底產(chǎn)品量各為50kmol/h，已知精餾段操作線方程為尸0.833兀+0.15，塔釜用間接蒸氣加熱，塔頂采用全凝器，泡點回流。試求：（1）塔頂、塔底產(chǎn)品組成（用摩爾分率表示）；（2）全凝器中每小時冷凝蒸氣量;（3）提餾段操作線方程;（4）若全塔平均相對揮發(fā)度=3.0，塔頂?shù)谝粔K板的液相默弗里板效率EML=O.6,求離開塔頂?shù)诙K板的氣相組成。解：R1（1）由精鎦段方程y=x+x及已知的精餾段操作線方程為R+1R+1Dj=0.833x+0.15得出=833和話=0.15,

9、解得 # R=5，xD=0.9，xW=0.1DW（2）全凝器中每小時冷凝蒸氣量V=（R+1）D=300（kmol/h）。3）提鎦段操作線方程L+qFW=1.25x0.025。x一xL+qF-WL+qF-WW求離開塔頂?shù)诙K板的氣相組成y2x-xEML=D1x-x*D1y=0.6,又x*=1-1y+a(1-y)113-2y1x=D3-2xD=0.75解得x1=0.81又由物料平衡得LRy=y-(xn-x)=0.9(0.90.81)=0.825。21VD1R+19有一二元理想溶液，在連續(xù)精餾塔中精餾。原料液組成50%（摩爾%），飽和蒸汽進料。原料處理量為每小時I000kmol,塔頂、塔底產(chǎn)品量各為

10、500kmol/h，已知精餾段操作線方程為y=0.86x+0.12，塔釜用間接蒸氣加熱，塔頂采用全凝器，泡點回流。試求：（1）回流比R、塔頂、塔底產(chǎn)品組成（用摩爾分率表示）；（2）.精餾段上升的蒸氣量qn（V）及提餾段下降的液體量qn（L）（3）提餾段操作線方程；4）若相對揮發(fā)度=2.4，求回流比與最小回流比的比值：Rmin解：（1）回流比R、塔頂、塔底產(chǎn)品組成R1x+xR+1R+1d=0.86x+0.12,解得R=6.14，xD=0.857，xW=0.143。（2）精餾段上升的蒸氣量qn（V）及提餾段下降的液體量qn（L）L=L=RD=3070kmol/h，V=（R+1）D=3570kmol

11、/h。3）提餾段操作線方程R1x-xR-1R-1w=1.19x0.024）R=minxD1-1-1=1.734yFR所以=3.54。Rmin10某連續(xù)精餾操作中，已知操作線方程如下：精餾段：y=0.723x+0.263提餾段：y=1.25x-0.0187若原料液于露點溫度下進入塔中，試求原料液，餾出液和釜殘液的組成及回流比解：R由題意知=0.723，所以R=2.61R+1x七=0.263，所以x=0.95。R+1D由y=x=1.25x-0.0187得出x=0.0748。WWW因為露點進料，q線方程為：y=x。由q點坐標（解兩段操作線方程）x=0.535,y=0.65,F得x=0.65F11.用

12、一連續(xù)精餾塔分離由組分A，B所組成的理想混合液，原料液中含A0.44,餾出液中含A0.957(以上均為摩爾分率)。已知溶液的平均相對揮發(fā)度為2.5,最小回流比為1.63,試說明原料液的熱狀況，并求出q值。解：平衡線方程為：，x1+(,1)x2.5x1+1.5xR1精鎦段操作線方程為：y=x+x=0.62x+0.364。所以R+1R+1Dq點坐標為：x=0.365,y=0.59因為x=0.365x，所以原料為氣液混合物。FF由q線方程可得xF=(1一q)y+qx，解得q=0.667。12無13在常壓連續(xù)精餾塔中，分離苯甲苯混合液，若原料為飽和液體，其中含苯為0.5，塔頂餾出液中含苯0.9，塔底釜

13、殘液中含苯0.1(以上均為摩爾分率),回流比為4.52，試求理論板層數(shù)和加料板位置。物系平衡資料見題7。解：按M-T圖解法求理論板層數(shù)。圖示步驟略。x0.9精鎦段操作線截距=石牛=0.163。R+14.52+1繪得的理論板層數(shù)為：N=16。加料板為從塔頂往下的第三層理論板。14在常壓連續(xù)提餾塔中分離含乙醇0.033的乙醇水混合液。飽和液體進料，直接蒸氣加熱。若要求塔頂產(chǎn)品乙醇回收率為0.99，試求在無限多層理論板層數(shù)時，計算每摩爾進料所需蒸氣量；若蒸氣量取為2倍最小蒸氣量時，求所需理論板層數(shù)及兩產(chǎn)品的組成。假設(shè)塔內(nèi)氣液恒摩爾流動。常壓下氣液平衡資料列于例1-5題附表中。解：由方程F+V0=D+

14、W和Fx=Dx+Wx及Dx=0.99Fx解得0FDWDFx=0.00033。W(1)在無限多層理論板層數(shù)時的操作線斜率為：WFy，y，y直接蒸汽加熱，yW=0。=F=FW,VVxxxx0min0minFWFW由平衡數(shù)據(jù)查得，x=0.033,y*=0.270,所以解得V=0.121（mol/mol進料）。FF0minV0=2V0min時所需理論板層數(shù)及兩產(chǎn)品的組成Dx0.242x顯然D=V,d：0FxF=D=0.99,所以x=0.135。xDF圖解法求得理論板層數(shù)為5（圖解法略）。15在連續(xù)操作的板式精餾塔中分離苯甲苯混合液。在全回流的條件下測得相鄰板上的液體組成分別為0.28，0.41和0.5

15、7，試求三層板中較低的兩層的單板效率。操作條件下苯甲苯混合液的平衡資料如下。x0.260.380.51y0.450.600.72解：在全回流操作時，y=x。n+1n由板效率定義知E=m,vy-ynn+1y*-ynn+1y3=X2=041,y2=X1=057。由表查得y2= # #0.628。y-y所以E2=0.73=73%。m,2y,-y23同理Em,3=67%。m,316.有一精餾塔，已知塔頂餾出液組成=0.97（摩爾分數(shù)），回流比R=2,塔頂采用全凝2.4x器，泡點回流，其氣液平衡關(guān)系為y=,求從塔頂數(shù)起離開第一塊板下降的液1+1.14x體組成X1和離開第二塊板上升的氣相組成匕。解：2.4

16、x1+1.14x推出y1+1.14y # #由于y1=%=097，所以xi=0.75。故 # y2=y1（xDx1）=0.82。 1719無第二章吸收暫無第五章干燥1無5-21.0133X105Pa（1個大氣壓）、溫度為50C的空氣，如果濕球溫度為30C,計算:（1）濕度；（2）焓；（3）解：1、H=0.021,I=116kJ/kg,10.021+2918丿露點；（4）濕比容vH5-30化,22.4,50+2730.12273已知一個干燥系統(tǒng)的操作示意圖如下在IH圖中畫出過程示意圖tA=83C解：示意圖，見右圖q（H-HL1m,LACqm,L10.03-0.0150kg/htA=14C5-4在

17、一連續(xù)干燥器中干燥鹽類結(jié)晶，每小時處理濕物料為1000kg,經(jīng)干燥后物料的含水量由40%減至5%（均為濕基），以熱空氣為干燥介質(zhì)，初始濕度H為0.009kg水kg-1絕干氣，離開干燥器時濕度H2為0.039kg水kg-i絕干氣，假定干燥過程中無物料損失， 試求：(1)(2)水分蒸發(fā)是qm,w（kg水h-1）；空氣消耗qm,L（kg絕干氣h-1）；原濕空氣消耗量qmL（kg原空氣h-1）；（3）干燥產(chǎn)品量qm,G2（kgh-i）。解：qmGi=1000kg/h，w1=40C,w2=5%H1=0.009,H2=0.039qmGC=qmG1(1-w1)=1000(1-0.4)=600kg/hx1=0

18、.4/0.6=0.67,x2=5/95=0.053qmw=qmGC(x1-x2)=600(067-0053)=3686kg/h368.6口述化-斗口皿qmL-H-H-0.039_0.00912286.721qmL=qmL(1+H1)=122867(1+0009)=123973kg/hqmGC=qmG2(l-W2)q600q二mG631.6kg/hmG21-w1-0.0525-5某廠利用氣流干燥器將含水20%的物料干燥到5%（均為濕基），已知每小時處理的原料量為1000kg，于40C進入干燥器，假設(shè)物料在干燥器中的溫度變化不大，空氣的干球溫度為20C，濕球溫度為16.5C,空氣經(jīng)預熱器預熱后進入

19、干燥器，出干燥器的空氣干球溫度為60C，濕球溫度為40C，干燥器的熱損失很小可略去不計，試求：（1）需要的空氣量為多少m3h-1?（以進預熱器的狀態(tài)計）（2）空氣進干燥器的溫度？0C時水的汽化熱2491.27kJkg-1,空氣與水汽比熱分別為1.01與1.88kJkg-1K-1解：匕=02，性=005,qmG1=1000kg/h,8產(chǎn)40C,t0=2OC,如=165C,t2=60C,tw2=40CQ=11qmL(t2_t0)+qmW(2490+188t2)+qmGC(O2-01)+Qc查圖得：H0=O.01，H2=0.045I1=(1.01+1.88H0)t1+2490H0=(1.01+1.8

20、8H2)t2+2490H2=(1.01+1.88x0.045)x60+2490 x0.045=177.7(1.01+1.88x0.01)t1+2490 x0.01=1.03t1+24.9=177.7177.7-24.9rt148.4Ji1.03qmGC=qmG1(1-w1)=1000(1-0.2)=800 x1=0.2/0.8=0.25，x2=5/95=0.053 # 157.60.045-0.014502.9qmw=qmGC(x2-x1)=800(0.25-0.053)=157.6qqmwmLHH21qmL=qmL(1+H0)=4502.9(1+0.01)=4547.95-6濕物料含水量為4

21、2%,經(jīng)干燥后為4%（均為濕基），產(chǎn)品產(chǎn)量為0.126kg/s,空氣的干球溫度為21J，相對濕度40%，經(jīng)預熱器加熱至93C后再送入干燥器中，離開干燥器時空氣的相對濕度為60%,若空氣在干燥器中經(jīng)歷等焓干燥過程,試求：（1）在I圖H上畫出空氣狀態(tài)變化過程的示意圖；（2）設(shè)已查得H0=0.008kg水kg-1絕干氣，H2=0.03kg水kg-1絕干氣），求絕干空氣消耗量qm,L（kg絕干氣s-1）。預熱器供應之熱量Q(kw)。p解：w1=0.42，w2=0.04，qmG2=0.126kg/s滬21,00=04,Z1=93,02=06,H0=0.008，H2=0.03qmG2(1-w2)=qmG1

22、(1-w1):qmG11一wq2mG21一w11一0040.126-0.2091-0.42qqmwmLH-H210.08260.03-0.0083.752kg/s-qmG2=0.209-0.126=0.0826 # #Qp=qmL(11-I0)=q譏(I1+188再)(中0)=3.752(11+188x8)(93-21)=301.2kg/s5-7有一連續(xù)干燥器在常壓下操作，生產(chǎn)能力為1000kgh-i（以干燥產(chǎn)品計）物料水分由12%降為3%（均為濕基）物料溫度則由15C至28C,絕干物料的比熱為1.3KJkg-1絕干料，C,空氣的初溫為25C,濕度為0.01kgkg-1絕干空氣，經(jīng)預熱器后升溫

23、至70C,干燥器出口廢氣為45C,設(shè)空氣在干燥器進出口處焓值相等，干燥系統(tǒng)熱損失可忽略不計,試求：在HI圖上（或tH圖上）示意畫出濕空氣在整個過程中所經(jīng)歷的狀態(tài)點；空氣用量（m3h-1）（初始狀態(tài)下）；為保持干燥器進出口空氣的焓值不變,是否需要另外向干燥器補充或移走熱量？其值為多少？解：qmG2=1000,W=12%，w2=3%,%=15,02=28,Cs=13，Z0=25C,H0=001,t1=70C,t2=45C,I1=I2qmGc=1000(1012)=880，x1=12/88=0.136，x2=3/97=0.0309q=880(0136-00309)=925mwI1=(1.01+188

24、H01+2490H0=(1.01+188x0.01)x70+2490 x0.01=969I2=(1.01+188H2)x45+2490H2=45.5+25746H2=969H2=(969-455)/25746=002_qqmwmLH-H2192.50.02-0.019250kg/h # qmL=9250(1+001)=9343 qmLI1+QD+qmGcI1_qmLI2+qmGcI2qmL（I1-l2）+QD=qmGc（F2-Fi）=qmGc（q+C/i）=880（13+4.18x0.136）（28-15）=21375kg/h若要I1=I2,需QD=21375kg/h5-8用熱空氣干燥某濕物料

25、?？諝獬跏紲囟萾0=20C,初始濕度H0=0.006Kg水kg-1干氣。為保證干燥產(chǎn)品質(zhì)量，空氣進干燥器的溫度不得高于90C；為此在干燥器中間設(shè)置加熱器?？諝饨?jīng)預熱器升溫至90C通入干燥器，當熱空氣溫度降至60C時，再用中間加熱器將空氣加熱至90C，廢氣離開干燥器時的溫度變?yōu)?0C。假設(shè)兩段干燥過程均視為等焓過程。1、在濕空氣的HI(或tH)圖上定性表示出空氣通過整個干燥器的過程；2、汽化每千克水所需的絕干空氣量和所需供熱量。解：t0=20C,H0=0.006,t1=90C,t2=t2=60CI1=(1.01+1.88Ho)t1+2490Ho=(1.01+1.88x0.006)x90+2490

26、 x0.006=106.9I2=(1.01+1.88H2)x60+2490H2=1.01x60+(1.88x60+2490)H2=60.6+2602.8H2=106.9.H2=(106.9-60.6)/2602.8=0.0178I1=(1.01+1.88H2)x90+2490H2=(1.01+1.88x0.0178)x90+2490 x0.0178=138.2I2=I1,=60.6+2602.8H2=138.2H2=(138.2-60.6)/2602.8=0.03qmL=qm./(H，2-H1)qmL/qm,=1/(H，2-H1)=1/(0.03-0.006)=41.7Q=Q1+Q2=qmL(

27、1.01+1.88H0)(t1-t0)+qmL(1.01+1.88H2,)(t2-t0)=qmL(t1-t0)(1.01+1.88H0+1.01+1.88H2,)=41.7(90-60)(2.02+1.88x0.006+1.88x0.03)=2611.695-9在一常壓氣流干燥器中干燥某種濕物料，已知數(shù)據(jù)如下：空氣進入預熱器的溫度為15C濕含量為0.0073kg水kg-1絕干氣，焓為35kJkg-1絕干空氣；空氣進干燥器溫度為90C,焓為109kJkg-1絕干空氣；空氣出干燥器溫度為50C；濕含量為0.023kg水kg-1絕干氣；進干燥器物料含水量為0.15kg水kg-1絕干料；出干燥器物料含水量為0.01kg水kg-1絕干料；干燥器生產(chǎn)能力為237kgh-1(按干燥產(chǎn)品計)。試求：1.絕干空氣的消耗量(kg絕干氣h-1)；2進預熱器前風機的流量(m3s-1)；預熱器加入熱量(KW)(預熱器熱損失可忽略)。附濕空氣比容計算公式：V=(0.772+1.244H(t+273)/273X(1.0133X105)/P。解：